KR101395140B1 - 산업용 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 로봇 본체의 암을 가변 스트로크로 구성하여 높은 작업성과 넓은 작업 영역을 갖는 산업용 로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 베이스에 수직으로 회전하는 수직축, 상기 수직축에 수평으로 회전 가능하게 결합하는 로우 암, 상기 로우 암의 끝단에 수평으로 회전하게 결합하는 링크로 구성되는 본체와 상기 링크의 끝단에 고정되는 말단 작동기 및 주 제어기를 포함하는 산업용 로봇에 있어서, 상기 로우 암은 길이를 조절하는 가변 장치를 포함하며, 상기 가변 장치는 상기 수직축에 수평 회전하도록 결합하는 외부 케이스와 상기 링크와 회전 결합하고 상기 외부 케이스의 일면에 위치하는 이송 케이스를 포함하며, 상기 이송 케이스를 상기 외부 케이스의 길이 방향으로 이송시켜 로우 암의 스트로크를 조절하는 것을 특징으로 한다.

Description

산업용 로봇{Industrial robot}

본 발명은 산업용 로봇에 관한 것으로 더욱 상세하게는 암의 길이를 변경시켜 높은 작업성을 갖는 산업용 로봇에 관한 것이다.

산업용 로봇은 대부분 6축으로 구성되며, 통상 3 자유도의 본체와 상기 본체의 끝단에 형성되어 필요한 공구, 예를 들면 용접기, 도장용 스프레이 건, 그리퍼 등이 장착되는 3 자유도의 단말 작동기(end effector)로 구성된다.

여기서, 상기 본체가 단말 작동기의 위치를 결정하고, 단말 작동기는 작업에 필요한 공구의 자세를 결정한다.

공간에 위치하는 물체는 6개의 자유도를 통하여 정의되므로, 상기와 같이 6자유도 또는 6축의 산업용 로봇은 산업 현장에 필요한 다양한 작업들을 수행할 수 있는 특성이 있다.

작업 대상이 3차원 물체의 표면인 경우에는 본체와 대상 물체와의 간섭이 발생하지 않으나, 대상 물체가 깊숙한 홈이 형성되는 등 굴곡이 심한 표면을 갖는 경우에는 상기 6축만으로는 다양한 작업을 수행할 수 없는 단점이 있어, 별도의 자유도를 부가하여 작업의 효율성을 부여한다.

예를 들면, 등록특허 제837923호는 용접 로봇의 가변 스트로크 타입 용접 건에 관한 것으로, 구체적으로는 용접 로봇의 용접 건의 사양을 가변적으로 조절할 수 있도록 해 패널의 용접 점이 다른 경우에도, 1대의 용접 건을 이용하여 근접한 모든 용접 점을 한 공정에서 작업할 수 있도록 함에 그 목적이 있으며, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 컨트롤러의 제어를 받는 용접 로봇에 장착된 가변 스트로크 타입 용접 건이 용접 로봇에 장착되는 바디 어셈블리와, 상기 바디 어셈블리의 측면으로 돌출되어져 전극을 형성하는 상부 팁 조절기, 상기 바디 어셈블리의 하부에 구비되어져 상부 팁 조절기와 함께 전극을 형성해 용접을 수행하는 하부 팁 조절기 및 상기 바디 어셈블리의 측면으로 장착되어 컨트롤러의 제어를 통해 상부 팁 조절기와 하부 팁 조절기의 스트로크를 바디 어셈블리의 측면에 대해 가변시키는 스트로크 조절 구동기로 구성되어지는 것을 특징으로 하며, 용접 로봇이 다수의 용접 점을 갖는 차체를 용접할 때 용접을 수행하는 용접 건이 갖는 폭인 스트로크(Stroke)를 가변 즉, 상·하부 팁이 갖는 용접 점 폭을 서로 다른 폭을 갖는 용접 점에 맞추어 변화시켜 줌에 따라, 1개의 용접 건만으로도 다수의 용접 점을 모두 용접할 수 있는 효과가 있다.

즉, 상기 특허는 단말 작동기에 자유도를 부가하여 용접 작업의 효율성을 제공하는 구성에 해당되나, 용접 작업에 국한되는 단점이 있다.

반면에, 본체에 자유도를 추가하는 경우 작업영역을 넓히고 또한 복잡한 형상에서도 원하는 작업을 수행할 수 있는 산업용 로봇을 제공할 수 있다.

그러나 본체는 장착되는 공구와 그리고 전체 산업용 로봇의 무게를 지탱해야 하므로, 구조적으로 안정적인 가변 스트로크의 구조를 제공해야 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 산업용 로봇 본체의 암을 가변 스트로크로 구성하여 높은 작업성과 넓은 작업 영역을 갖는 산업용 로봇을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 베이스에 수직으로 회전하는 수직축, 상기 수직축에 수평으로 회전 가능하게 결합하는 로우 암, 상기 로우 암의 끝단에 수평으로 회전하게 결합하는 링크로 구성되는 본체와 상기 링크의 끝단에 고정되는 말단 작동기 및 주 제어기를 포함하는 산업용 로봇에 있어서, 상기 로우 암은 길이를 조절하는 가변 장치를 포함하며, 상기 가변 장치는 상기 수직축에 수평 회전하도록 결합하는 외부 케이스와 상기 링크와 회전 결합하고 상기 외부 케이스의 일면에 위치하는 이송 케이스를 포함하며, 상기 이송 케이스를 상기 외부 케이스의 길이 방향으로 이송시켜 로우 암의 스트로크를 조절하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 외부 케이스는: 내부에 길이 방향으로 형성되는 채널; 상기 채널의 좌우측으로 형성되는 북수의 가이드 단; 상기 각 가이드 단 외측으로 형성되는 수직의 측벽; 상기 채널에는 길이 방향으로 고정되는 리드 스크류; 상기 리드 스크류의 일단에 연결되어 상기 리드 스크류를 회전시키는 스트로크 모터; 및 너트를 수용하고 상기 너트가 상기 리드 스크류에 결합하는 홀더를 포함하여 구성되고, 상기 홀더에 상기 이송 케이스가 결합하여 상기 스트로크 모터의 회전에 의하여 상기 이송 케이스가 외부 케이스의 길이 방향으로 이송하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 홀더는 상기 너트를 수용하는 너트 수용부와 상기 너트 수용부 상단에 부착되는 상판을 포함하며, 상기 상판의 양측 하단에는 슬라이드가 결합하고, 상기 외부 케이스의 각 가이드 단에는 길이 방향의 가이드가 고정되고, 상기 슬라이드에는 상기 가이드를 결합하는 수용부가 형성되어 가이드의 길이 방향으로 이송하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 가이드의 단면에는 함몰부가 형성되고, 상기 수용부의 형상을 상기 가이드의 단면과 동일한 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 외부 케이스의 단면은 상기 채널 중심의 수직선에 대하여 대칭이며, 상기 스크류는 상기 채널의 수평 중심에 위치하며, 상기 홀더와 상기 이송 케이스의 단면도 대칭인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스트로크 모터는 별도의 제어장치에 의하여 제어되고, 상기 제어장치는 주 제어기와 연동하여 작동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 산업용 로봇은 본체의 암을 가변 스트로크를 갖는 구조로 구성하되, 구조적으로 안정적인 형태로 구성하여 스트로크의 변화에 따른 정밀도를 유지하여, 높은 작업성과 넓은 작업 영역을 갖는 산업용 로봇을 제공하는 효과가 있으며, 더 나아가 본 발명에 따른 산업용 로봇을 실제 산업에 적용 시에는 높은 생산성을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 로봇의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 가변 장치의 구성도이며,
도 3은 도 2에 도시된 외부 케이스의 구성도이며,
도 4는 도 2에 도시된 가이드의 단면도이며,
도 5는 도 2에 도시된 홀더의 구성도이다.

이하 본 발명에 따른 산업용 로봇의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 산업용 로봇(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 3축으로 구성되어 공구의 위치를 제어하는 본체(10)와 상기 본체(10) 끝단에 부착되어 공구의 자세를 제어하는 단말 작동기(14)로 구성된다.

물론 상기 단말 작동기(14)는 3축으로 구성되며, 각 축이 공구의 3차원의 각도를 조절하며, 상기 단말 작동기(14)의 끝단에 필요한 공구가 장착된다.

상기 본체(10)는 베이스(1)에 수직으로 회전하는 수직축(11), 상기 수직축(11)과 회전 결합하는 로우 암(12), 상기 로우 암(12)에 회전 결합하는 링크(13)로 구성되며, 상기 링크(13)의 끝단에 단말 작동기(14)가 부착된다.

또한, 상기 로우 암(12)은 자체의 길이를 조절하는 가변 장치(20)를 포함하며, 상기 가변 장치(20)의 작동에 의하여 상기 로우 암(12)의 전체 길이 즉, 로우 암(12)의 스트로크가 조절된다.

상기 가변 장치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수직축(11)에 부착된 구동 모터 축에 연결되는 외부 케이스(30), 상기 외부 케이스(30)의 일면에서 외부 케이스(30)의 길이 방향으로 이송하는 이송 케이스(40), 상기 외부 케이스(30) 내면에 길이 방향으로 설치되는 리드 스크류(50), 상기 외부 케이스(30) 외면에 상기 리드 스크류(50)의 작동을 위한 스트로크 모터(51), 상기 리드 스크류(50)에 치합하고 또한 상기 이송 케이스(40)와 결합하여 상기 리드 스크류(50)의 회전에 따라 상기 리드 스크류(50)의 길이 방향으로 상기 이송 케이스(40)를 이송하는 홀더(60), 상기 홀더(60)의 양측면 하단에 부착되는 복수의 슬라이드(70), 상기 슬라이드(70)를 길이 방향으로 안내하기 위하여 상기 외부 케이스(30) 내면에 길이 방향으로 설치되는 가이드(80)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 외부 케이스(30)는 구조적 강성을 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 단면의 형태가 대칭형에 오각형의 외형을 갖는다. 상기와 같은 단면 형태는 내부에 필요한 구성을 탑재할 수 있으며, 또한 휨에 대한 높은 강성을 제공한다.

상기 외부 케이스(30)의 내부 중앙에는 리드 스크류(50)가 위치하는 길이 방향의 채널(31)이 구성되고, 상기 채널(31)의 측면 상단에는 가이드(80)의 안착을 위한 가이드 단(32)이 양측에 형성되고, 가이드 단(32)의 외면으로는 측벽(33)이 형성되고, 상기 측벽(33)의 끝단에는 상기 이송 케이스(40)의 안착을 위한 이송 단(34)이 형성된다.

상기 외부 케이스(30)는 상기 채널(31)의 중심 수직선에 대하여 대칭형으로 구성하며, 단일체로 구성될 수 있으나, 제작의 편리성을 위해서 다수의 분리체를 결합하여 구성할 수도 있다.

상기 외부 케이스(30)의 채널(31)에는 리드 스크류(50)가 안착되며, 상기 리드 스크류(50)의 일단은 상기 외부 케이스(30)에 회전 지지되고, 타단은 상기 외부 케이스(30)에 형성된 모터 홀(35)을 통하여 스트로크 모터(51)의 회전축에 결합한다. 따라서 상기 스트로크 모터(51)가 회전하는 경우 상기 리드 스크류(50)가 회전한다. 상기 스트로크 모터(51)는 필요한 경우 내부에 변속장치를 포함한다.

한편, 상기 가이드 단(32)에는 가이드(80)가 장착되며, 상기 가이드(80)의 단면은 도 4에 도시된 바와 같이, 높이 방향 중앙에 함몰부(81)가 형성된 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

상기 가이드(80)에는 슬라이드(70)가 결합하며, 상기 슬라이드(70)는 상기 가이드(80) 단면 형태와 대응되는 수용부(71)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드(80)의 단면이 함몰부(81)를 포함하는 형태로 구성하는 경우 상기 슬라이드(70)의 수용부(71) 역시 상기 함몰부(81)와 대응되는 형태이므로, 로우 암(12)이 어떠한 자세에서도 상기 슬라이드(70)는 상기 가이드(80)를 이탈하지 않는 장점이 있다.

한편, 상기 리드 스크류(50)에는 홀더(60)에 형성된 너트(61)가 치합한다. 상기 홀더(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙 수직선을 통하여 대칭형으로 구성하며, 상기 너트(61)는 상기 리드 스크류(50)와 대응되는 나사산이 형성되며, 필요한 경우 상기 리드 스크류(50)와 상기 너트(61)는 이송 마찰을 줄이기 위하여 볼 리드 스크류 형태로 구성될 수 있다.

상기 홀더(60)는 상기 너트(61)를 수용하는 너트 수용부(62)와 상기 너트 수용부(62) 상단에 형성되는 상판(63)을 포함하여 구성된다.

상기 상판(63)의 하면에는 상기 슬라이드(70)가 각각 결합한다.

따라서, 상기 홀더(60)는 리드 스크류(50)에 의한 일차 지지 그리고 상기 슬라이드(70)의 결합에 따라, 가이드(80)와 이차 지지되어 로우 암(12)의 어떠한 운동과 자세에서도 견고하게 지지될 수 있다.

상기 홀더(60)의 상단에는 이송 케이스(40)가 부착된다. 상기 이송 케이스(40)의 일면에는 상기 링크(13)를 회전시키는 구동부가 장착되며, 또한 상기 링크(13)가 회전 고정된다.

결국, 상기 스트로크 모터(51)가 회전하면, 상기 리드 스크류(50)가 회전하고, 상기 리드 스크류(50)의 회전에 의하여 상기 리드 스크류(50)에 치합되는 너트(61)가 이송하고, 상기 너트(61)와 일체인 상기 홀더(60)가 로우 암(12)의 길이 방향으로 이송하면, 최종적으로 상기 이송 케이스(40)가 이송하여 로우 암(12)의 길이가 변화되어 스트로크가 조절된다.

또한 상기 이송 케이스(40)는 홀더(60)와 결합하고, 상기 홀더(60)는 가이드(80)의 함몰부(81)에 의하여 지지되므로, 양호한 강성 특성을 나타낸다.

또한, 상기 스트로크 모터(51)는 별도의 제어장치에 의하여 제어되며, 상기 제어장치는 단독 또는 산업용 로봇(100)용 제어기와 연동하여 구동되며, 작업 중 필요한 경우 구동하여 로우 암(12)의 스트로크를 조절한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 베이스 10: 본체
11: 수직축 12: 로우 암
13: 링크 14: 단말 작동기
20: 가변 장치 30: 외부 케이스
31: 채널 32: 가이드 단
33: 측벽 34: 이송 단
35: 모터 홀 40: 이송 케이스
50: 리드 스크류 51: 스트로크 모터
60: 홀더 61: 너트
62: 너트 수용부 63: 상판
70: 슬라이드 71: 수용부
80: 가이드 81: 함몰부
100: 산업용 로봇

Claims (6)

1. 삭제
2. 베이스에 수직으로 회전하는 수직축, 상기 수직축에 수평으로 회전 가능하게 결합하는 로우 암, 상기 로우 암의 끝단에 수평으로 회전하게 결합하는 링크로 구성되는 본체와 상기 링크의 끝단에 고정되는 말단 작동기 및 주 제어기를 포함하는 산업용 로봇에 있어서,
   상기 로우 암은 길이를 조절하는 가변 장치를 포함하며,
   상기 가변 장치는 상기 수직축에 수평 회전하도록 결합하는 외부 케이스와 상기 링크와 회전 결합하고 상기 외부 케이스의 일면에 위치하는 이송 케이스를 포함하며, 상기 이송 케이스를 상기 외부 케이스의 길이 방향으로 이송시켜 로우 암의 스트로크를 조절하며,
   상기 외부 케이스는:
   내부에 길이 방향으로 형성되는 채널;
   상기 채널의 좌우측으로 형성되는 북수의 가이드 단;
   상기 각 가이드 단 외측으로 형성되는 수직의 측벽;
   상기 채널에는 길이 방향으로 고정되는 리드 스크류;
   상기 리드 스크류의 일단에 연결되어 상기 리드 스크류를 회전시키는 스트로크 모터; 및
   너트를 수용하여 상기 너트가 상기 리드 스크류에 결합하는 홀더;를 포함하여 구성되고,
   상기 홀더에 상기 이송 케이스가 결합하여 상기 스트로크 모터의 회전에 의하여 상기 이송 케이스가 외부 케이스의 길이 방향으로 이송하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 홀더는 상기 너트를 수용하는 너트 수용부와 상기 너트 수용부 상단에 부착되는 상판을 포함하며,
   상기 상판의 양측 하단에는 슬라이드가 결합하고,
   상기 외부 케이스의 각 가이드 단에는 길이 방향의 가이드가 고정되고, 상기 슬라이드에는 상기 가이드를 결합하는 수용부가 형성되어 가이드의 길이 방향으로 이송하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가이드의 단면에는 함몰부가 형성되고, 상기 수용부의 형상을 상기 가이드의 단면과 동일한 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 외부 케이스의 단면은 상기 채널 중심의 수직선에 대하여 대칭이며, 상기 스크류는 상기 채널의 수평 중심에 위치하며, 상기 홀더와 상기 이송 케이스의 단면도 대칭인 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 스트로크 모터는 별도의 제어장치에 의하여 제어되고, 상기 제어장치는 주 제어기와 연동하여 작동하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇.
   

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